天体方位计算

天文公式某星最亮时间（北京时间）＝（某星赤经时间＋某地观测点与北京的时差＋12时）－当天的太阳赤经时间。

•为大家选出一些常用公式,在观测,学习和天文竞赛中常用到(1) z=90度-h Z是天顶距,H是天体的地平高度(2) p=90度-赤纬P是天体的极距,这是赤道坐标系中的一个常用公式(3) s=t+a STA分别表示恒星时,天体时角和赤经.这是一个极为重要的公式,是我们天文测时的一个关键式(4) 北天极地平高度=当地纬度在天文和地理测量中这是测量某地纬度的一个公式(5)下面给出一组天体出没,中天的公式,大家应记住:cost=-tanφtanδcosA=sinδ/cosφ这是天体上升时时角t当地纬度φ和天体赤纬δ的关系,至于天体上升的时角T和方位角A"由下式求得:T=-tA"=360度-A以地方恒星时S和S'分别表示上升和下落的地方恒星时时刻由s=t+a得S=t+a S"=T+a下面给出天体中天的相关公式:天体上中天时: A=180度t=0时z=φ-δ或z =δ-φ天体下中天时: A"=0度T=12时z"=180度-φ-δ天体上中天的高度公式还有另一种表达式:在天顶之南上中天: h=90-φ+δ在天顶之北上中天: h=90+φ-δ牛顿运动定律??牛顿第一定律（惯性定律）：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。

??牛顿第二定律：物体受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比；加速度的方向与合外力的方向相同。

??牛顿第三定律：两物体之间的作用力和反作用力在一直线上，大小相等，方向相反。

它们同时产生，同时消失。

??开普勒三定律??第一定律：行星沿椭圆轨道绕日运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。

??第二定律：行星与太阳的连线（矢径）在相等的时间内扫过相等的面积。

即vrsinθ=常数(r:从太阳中心引向行星的矢径长度；θ:行星速度与矢径之间的夹角)??第三定律：行星公转周期的平方与轨道长半轴的立方成正比。

求太阳升起的方位角太阳从何方升起，这似乎是一个再简单不过的问题，一般人会不假思索地回答是从东方升起。

从总体上来说，这也是对的，但是这种情况只能是说从全年的平均情况看是这样的。

对于我们有了一定的地理知识，特别是有了地球运动、地平圈、方位角、天球概念有关知识的人来说就不能简单地这么认为了。

实际上在不同的季节、不同的纬度，太阳升起的方位角是不同的，不一定是从正东方升起。

在夏季时，较高纬度地区太阳可以从东偏北50°到60°甚至更高角度升起，在西偏北同样的角度落下；冬季时可以从东偏南50°或者更多升起，在西偏南50°或以上落下。

这时候我们还能说太阳是从东方升起吗？显然不能这么说。

所以我们在夏天时可以说：“一轮红日从东北方升起，在西北方落下”。

那么怎样来准确计算太阳升起的方位角呢？这里我们来推导一个计算公式，把地理概念和数学中的立体几何知识结合起来就不难解决这个问题了。

例：当太阳直射北纬20度时，求北纬30度地区太阳升起的方位角。

具体解决这个问题我想可以通过下面的8个步骤来解决和说明（1）我们可绘如下的图图一设观测者在北纬30度线上的某一点A点上，则D圈为A点所在的地平圈（注意地平圈一定与观测点A点到地心O的连线是垂直的，另外由图中可看出地平圈与赤道平面的夹角即二面角为60度）。

地平圈和赤道（这里理解为天赤道）的交点E为正东方（东点）、交点W为正西方（西点）。

另外，N为正北、S为正南、O为地心。

（2）还是见上面的图（图一），设地平圈与北纬20°的交点为B。

由于太阳直射在北纬20°线上，随着地球的自转，总有一刻太阳会直射到B 点，光线同时指向地心O，太阳和地平圈在同一平面上，这时候A点的人太阳刚好可看到太阳升起。

（为什么这样说呢？这里我们要引入天球的概念，地平圈和赤道都无限延伸与天球面相交，在天球尺度上，地球可以认为是一个点，位于天球的中心。

图中的观测点A可以认为就在地平圈的中心点，也就是图中地心O 点。

用天文测量简历精确计算太阳位置的方法天文测量是一种精确测量天体位置和运动的科学技术，是太空探索和星际旅行的重要基础。

太阳作为地球最为重要的天体之一，它的位置对于日常生活、导航、气象预测以及科学研究都具有重要意义。

本文将介绍几种通过天文测量精确计算太阳位置的方法。

方法一：日晷法日晷是一种将太阳高度角与时间联系起来的仪器，经过精确测量，可以用来计算太阳在天空中的位置。

日晷的基本原理是利用太阳的影子来测量时间。

根据太阳影子在地面上的轨迹以及影子长度的变化，可以确定太阳的高度角和方位角。

通过对太阳高度角和方位角的测量和计算，可以确定太阳在天空中的位置。

方法二：天文学三角测量法天文学三角测量法是利用三角形中的角度和边长来计算未知角度和边长的一种方法。

在天文学中，通过观测天体的位置和运动轨迹，可以使用天文学三角测量法来测量它们的距离、速度和位置等信息。

其中，使用天文学三角测量法测量太阳的位置，是通过观测太阳在两个不同地点的高度角和方位角，以及两个地点的距离来计算太阳在天空中的位置。

方法三：望远镜观测法望远镜观测法是利用望远镜来观察太阳，通过测量太阳的大小和位置，来计算太阳在天空中的位置。

望远镜可以提供更加精确和详细的太阳图像，同时也可以通过望远镜的调节和校正来消除大气的影响，进一步提高观测精度。

方法四：地球磁场观测法地球磁场观测法是利用地球磁场的变化来精确测量太阳位置的一种方法。

太阳活动会影响地球磁场，因此，通过观测地球磁场的变化，可以获得太阳活动的信息。

通过计算地球磁场的变化，以及太阳、地球和观测点的位置，可以计算出太阳在天空中的位置。

以上四种方法是通过天文测量精确计算太阳位置的常用方法。

不同的方法适用于不同的场景和精度要求。

无论使用哪种方法，天文测量的基础仍然是精确测量和计算。

因此，天文学家和测量技术人员需要具备精确测量和计算的技能，以及对天文学的深刻理解和热爱。

相关数据是指对研究对象进行的各种观测、测量、实验等数据，是进行科学研究和分析的基础。

第三章 天文定位原理测者与天球上的测者天顶一一对应，测者天顶与天体之间通过天体顶距相关联，天体顶距与天体高度互为余角，天体高度又可以通过解算天文三角形获得。

本章将基于上述关系，阐述海上利用天文方法测定舰位（简称天文定位）的基本原理。

第一节 天文定位基本原理天文定位与陆标定位中的距离定位原理很相似，都是通过获得两个以上的舰位圆确定舰位，两者的差异在于所用的参照物标和获取舰位圆的途径互不相同。

一、天文舰位圆1．天文舰位圆的定义由天球及其基准点线圆的定义可知，天球基准点线圆与地球基准点线圆具有相互投影的关系，其中，测者天顶与测者的地理位置相互投影、一一对应。

鉴于此，确定测者在地球表面上的地理位置，可以通过测定测者天顶在天球球面上的位置来实现。

图3-1-1即为天球基准点线圆与地球基准点线圆相互投影关系图。

图中，G Z 为格林天顶，N G SP Z P 为格林午圈，二者是地球上的格林尼治天文台及其经线（即0︒经度线）在天球球面上的投影；B 为测者所测天体， NSPBP 为该天体的时圈，天体B 在天球上的位置，由观测瞬间的天体格林半圆时角（G t ）和天体赤纬（δ）所确定。

如图3-1-1所示，设天体B 的顶距z 已知，则根据顶距的定义——天体方位圈上从测者天顶度量到天体中心的弧长，即可在天球球面上，以天体为中心，以顶距为球面半径作出一个小圆 123Z Z Z 。

显然，测者天顶必定位于这个小圆上，这个小圆也因此被称为测者的天顶位置圆。

将天顶位置圆 123Z Z Z 投影到地球表面，可得到小圆 123M M M ，显然，因测者天顶与测者的地理位置相互投影、一一对应，测者的地理位置必定位于这个小圆上。

航海上将包含测者地理位置的圆称为舰位圆，考虑特殊性，称上述通过天文方法获得的舰位圆为天文舰位圆。

2．天文舰位圆的圆心分析图3-1-1，显然，天文舰位圆的圆心即天体B 在地球表面上的投影点b 。

在天文航海中，这一点被称为天体的地理位置，若所测的天体为太阳，则又称之为日下点；若所测的天体为月亮，则又称之为月下点；若所测的天体为行星或恒星，则又称之为星下点。

（一）、日出和日落方位问题：不论是南半球还是北半球的任何地点（出现极昼和极夜的区域除外），其太阳出没点的地平方位是偏南还是偏北，取决于太阳直射南半球还是北半球，而与观测地点位于南北半球无关。

具体来说：（1）在两分日时，太阳直射赤道，全球各地太阳正东升，正西落（极点除外）（2）北半球的夏半年（太阳直射点位于北半球，即从春分日经过夏至日到秋分日），全球各地太阳东北升，西北落，而且纬度越高，太阳升落的方位越偏北（极点和出现极昼夜的地方除外）；北半球的冬半年（太阳直射南半球，从秋分经过冬至到春分日），全球各地太阳东南升，西南落，纬度越高，太阳升落的方位越偏南（极点和出现极昼夜的地方除外）。

（3）就某一地点而言，在太阳直射点向北运动期间，太阳升落的方位将日渐偏北；反之则日渐偏南。

（4）南北极点上，太阳高度在一天中是不变的（即太阳周日视运动轨迹总是与极点的地平圈平行），太阳在一天中没有明显的升起和落下。

（二）、太阳视运动图的判断方法：太阳视运动是地球自转造成的，一天中，地球自西向东自转，看太阳在天空中以观测者为中心，自东向西运动，一天转一圈。

观测者所在的平面是地表切面，叫做地平圈，以观测者为中心的大球面为天球，天体在天球上运动。

（1）太阳视运动最高位置为正午，正午太阳高度为从地平圈中心向太阳最高位置的连线与地平圈的交角，地平圈以上部分长度反映昼长，以下表示夜长。

（2）不同半球的正午太阳偏向：北回归线以北和南回归线以南地区，太阳轨迹是平行的。

北回归线以北地区，一年中太阳总是偏向南方，每天太阳最高时太阳在正南，南回归线以南地区，一年中太阳总是偏向北方，太阳最高时在正北，根据一年中太阳视运动最高、最低、居中位置来判断季节。

（3）南北回归线之间地区，太阳轨迹也是平行的，只不过正午时太阳有时位于观测者以北，有时位于观测者正头顶（正午太阳高度为90度，正午太阳高度为太阳与地平圈中心连线与地平圈夹角），有时位于观测者以南。

太阳方位角的计算太阳方位角是用来描述太阳在地平面上的位置的一个参数。

它是从南方开始计算的，逆时针方向为正，顺时针方向为负。

太阳方位角的计算涉及到太阳的赤纬、赤经、地理纬度以及时间等多个因素。

太阳的赤纬是指太阳在黄道上的纬度，它是太阳在赤道上的投影与地球赤道面之间的夹角。

太阳的赤经是指太阳在黄道上的经度，它是太阳从春分点起算的角度。

地理纬度是指地球上某一点与赤道之间的夹角，它可以用来确定观测点的位置。

太阳方位角的计算涉及到太阳的赤纬、赤经、地理纬度以及时间等因素。

首先，需要确定观测点的地理纬度。

然后，根据观测点的地理纬度和时间，可以计算出太阳的赤纬和赤经。

接下来，可以利用太阳的赤纬、赤经和观测点的地理纬度，通过一些数学公式来计算太阳的方位角。

具体来说，太阳的方位角可以通过以下公式来计算：cos(A) = sin(δ) * sin(φ) + cos(δ) * cos(φ) * cos(H)其中，A表示太阳方位角，δ表示太阳赤纬，φ表示观测点的地理纬度，H表示太阳的时角。

太阳的时角可以通过以下公式来计算：H = LST - α其中，LST表示当地的平太阳时，α表示太阳的赤经。

太阳的赤经可以通过以下公式来计算：α = θ + λ其中，θ表示当地的平太阳时角，λ表示观测点的经度。

根据以上公式，我们可以通过一系列计算来得到太阳方位角的数值。

需要注意的是，太阳方位角的数值是相对于南方的，逆时针方向为正，顺时针方向为负。

同时，太阳方位角的数值是在一天中不断变化的，因此需要根据具体的时间来计算。

太阳方位角的计算对于很多领域都是非常重要的。

在航海、航空、地理测量等领域，太阳方位角可以用来确定观测点的位置和方向。

在太阳能利用领域，太阳方位角可以用来确定太阳能板的朝向，从而最大程度地接收太阳辐射能。

此外，太阳方位角的计算还可以用于天文学研究，帮助确定天体的位置和运动。

太阳方位角的计算涉及到太阳的赤纬、赤经、地理纬度以及时间等多个因素。